安工大Linux实验指导书

1、安工大Linux程序设计实验指导书 部分实验完成不全请同学们自行补充 姓名：* 学号：* 班级：* 指导老师：阮越 时间：2013年5月31号 实验一 Linux基本命令的使用1、实验目的 学习和掌握Linux的基本命令。2、实验内容和步骤步骤1：以user_login用户身份并使用telnet登录Linux服务器，按照提示创建自己的账户和口令。步骤 2：使用新创建的用户账户和口令登录Linux系统，察看登录后的界面。步骤3：使用pwd命令察看当前的工作目录，然后用ls命令查看当前目录下的内容，尝试使用-a,-l,-F,-A,-lF等不同选项并比较不同之处。-a, -all:不隐藏任

2、何以“.” 字符开始的项目。-A, -almost-all:列出除了“ . ”及 “. ”以外的任何项目。-F, -classify:加上文件类型的指示符号 (*/=| 其中一个)。-l:使用较长格式列出信息。-lF ：即使用长格式又加上类型的指示符号。步骤4：在当前目录下建立一个名为test的新目录，然后将工作目录切换到test下，尝试将/etc目录下的文件passwd拷贝到该目录下（cp 源文件 目的目录）。察看当前目录下的passwd文件的属主和文件权限。步骤5：尝试向当前目录下的passwd文件和/etc/passwd文件分别写入一些新内容（可使用echo “字符串” >>

3、文件的命令），看看操作能否成功，如果不能成功，请说明原因。用cat命令浏览文件password的内容，用more命令进行浏览翻页操作,再用less命令浏览文件的内容。比较这几个命令的不同之处.对当前目录中成功，因为该目录下的passwd文件对当前用户具有写的权限。对/etc/passwd文件的操作被拒绝因为对当前用户不具有写的权限cat命令将文件的内容全部显示，more命令将文件内容分屏显示，less命令进行刷新的全部显示步骤6：用ls命令查看test下文件的权限，用mv命令更改文件password的文件名为test.txt,尝试用chown和chgrp更改文件的属主为root、组为root，

4、看看能否成功，不成功，请说明原因。尝试用chomd将文件权限为“-rw-”。看看能否成功，不成功，请说明原因。用chown和chgrp更改文件的属主为root、组为root，不成功。因为chown和chgrp一般是root的权限步骤7：用rm命令删除test目录下的所有文件，再用rmdir命令删除test目录。 （想一想有没有一条命令将目录及目录下的所有文件删除，写出这条命令）rm -rf test步骤8：使用ps命令查看当前系统内的进程，并利用man命令获取ps命令的参数，写出获取当前终端进程执行情况的ps命令。步骤9：使用df命令查看当前系统已安装的文件系统的空间使用情况，记录结

5、果。步骤10：使用du命令查看用户的工作目录占用了多少空间，记录结果。步骤11：使用free命令查看内存资源的使用情况，记录结果。步骤12：使用man获取tar和gzip的帮助信息，尝试将test目录下的文件打包并压缩，然后到另外一目录tmp下解包，写出这几条命令。tar zcvf /tmp/test.tar.gz /home/seasker/test步骤13：尝试执行“ls l > tmp”，看看这条命令的执行会出现什么结果，解释一下这条命令。将ls l输出的结果输出重定向到tmp文件中步骤14：尝试执行find /usr/src -name *.c -print | xargs gr

6、ep “#include”，看看这条命令的执行会出现什么结果，解释一下这条命令。解释：匹配查找列表输出/usr/src下以.c结尾的文件中含有“#include”的内容。步骤15：执行cal和date命令，说说这两条指令的用途。cal:输出当月的日历，date:输出当前的时间。步骤16：执行命令clear和logout，退出系统。（想一想有没有其他的方法，写出这种方法）exit步骤17：执行命令shutdown，关闭系统。（想一想有没有更简单的命令，写出这条命令）init 0；3、实验结论通过对linux 的常用命令的学习，让我对linux的系统有了初步的认识-这是一个完全基于命令操作的操作系

7、统，这些命令组成了强大的命令系统，提供了完善的功能。这些命令操作将为我以后的linux学习打下良好的基础。实验二 简单Shell程序设计 1、实验目的 （1） 学习和掌握vi编辑器的基本使用方法。（2） 学习和掌握编写简单的shell程序。2、实验内容和步骤2.1 vi的使用步骤1：以root用户身份登录进入Linux 系统。步骤 2：启动Vi，切换到输入模式，输入一段英文：This is an exercise!  We use Vi to edit it.

8、60;Left,down,up,right 步骤3：尝试匹配其中的一串字符，写出这命令及执行结果。 在命令状态下输入 /Left 即匹配Left这个字符步骤4：尝试替换其中的一串字符，写出这命令及执行结果。 在命令状态下输入 1.$/use/123 即把use字符替换为123步骤5：尝试复制/删除其中的一行或几行文本，写出命令及执行结果。在命令状态下输入nyy（n为复制的行数）然后把光标移动到要复制的地方输入p可以粘贴 同样输入ndd即为删除步骤6：尝试复制/删除其中的一个单词或几个字符，写出命令及执行结果。不断的退格即可步骤7：尝试使用鼠标复制文本，写出命令及执行结果。步骤8：尝试

9、存盘退出操作，写出命令。可以用的命令 ：wq 或：x2.2 简单的shell程序步骤1：使用Vi将程序清单2-1的程序输入。步骤 2：尝试运行该程序，如果不能运行，原因是什么，怎样修改。步骤3：执行程序，写出程序的执行结果。步骤4：阅读程序，掌握shell函数的编写方法，补全函数file_run。for i in ls do if test -x $i;then echo $i fi Done步骤5：修改程序中的函数uers()，使得显示在线用户时不分行。（提示：可以使用循环，对每个在线用户分别处理。）echo "there are who|wc -l users online&qu

10、ot;for i in "who are who|awk 'print $1'"do echo -n $i echo -n " "done3、实验结论通过对shell程序的设计，让我对shell的语法，结构和命令有了进一步的认识，同时认识到shell程序的强大，我可以比较方便的编写一些基础的脚本程序。清单2-1 menuMYDATE=date +%d/%m/%yTHIS_HOST=hostname -sUSER=whoamifile_run()echo "you must complete it"uers()echo

11、"there are who|wc -l users online"echo -e "who arenwho|awk 'print $1'" while :dotput clearcat <<aaa-User:$USERHost:$THIS_HOSTDate:$MYDATE-1 : List subdirectory in current directory 2 : List files in current directory which can run3 : See who is on the systemH : Help

12、 screenQ : Exit Menu-aaaecho -e -n "tYour Choice 1,2,3,H,Q >"read CHOICEcase $CHOICE in1) ls -l|awk '/d/ print $8' ;2) file_run ;3) uers;H|h)cat <<aaaThis is the help screen,nothing here yet to help you!aaa;Q|q) exit 0;*) echo -e "t007 unkown user response"esacec

13、ho -e -n "nntHit the return key to continue"read DUMMYDone实验三 Linux下简单C程序设计与文件操作1、实验目的 （1） 学习和掌握gcc等Linux的开发调试环境。（2） 学习并掌握Linux的文件操作。（3） 编写并实现实验步骤6要求的程序。2、实验内容和步骤步骤1：使用Vi将程序清单3-1和3-2的程序输入，并在当前目录下创建文件“file.in”和文件“file.out”，尽可能的使文件“file.in”大一些。步骤 2：利用gcc分别编译这两个程序，写出编译命令和执行结果，如果不成功，尝试利用g

14、db调试。gcc o list3_1 list3_1.cgcc o list3_2 list3_2.c步骤3：仔细观察这两个程序，比较标准C的文件操作和Linux的系统调用open、read、write等的使用区别。答：标准c的文件操作一个是库函数的调用，linux中系统调用文件操是底层的文件调用，其运行效率略有差距，同时参数也不同,返回的数据类型也不同。步骤4：按照说明重新修改程序3-2，并使用time命令察看程序执行的时间效率上有何区别。 修改前：修改后：步骤5：输入、编译并运行程序3-3和3-4，写出执行结果，并比较他们fseek和lseek在使用方法上的异同两者都是对文件的读写指针进行

15、设置但两者的返回类型不同，fseek返回的是int型lseek返回的是off_t型步骤6：学习并分别使用标准C的文件操作函数和Linux的系统调用创建一个对学生基本信息进行操作（插入、修改和删除）的C程序，学生基本信息以结构体的形式存储在文件中，struct stu_info的定义如下：struct stu_info char stu_num12;char name10;short int sex;/*0为女生，1为男生*/char mobile_phone12;3、 实验结论通过对文件操作的编程，让我掌握了文件的创建，打开，读写，以及特定位置的读写关闭等操作。并且从系统底层调

16、用和标准c函数库两个角度对文件的操作比较中，认识到两者的异同。4、程序清单/程序清单 3-1#include <stdio.h>#include <stdlib.h>int main(void)char c;FILE *in,*out;if(in = fopen("file.in","r")=NULL)perror("file open error!");exit(0);out = fopen("file.out","w");while(c = fgetc(in)!=EO

17、F)fputc(c,out);/程序清单 3-2#include <unistd.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>int main()/ char block1024; char c; int in, out; int nread; in = open("file.in", O_RDONLY); out = open("file.out", O_WRONLY|O_CREAT, S_IRUSR|S_IWUSR);/将注释打开，并将两条语句的后一句注释掉，重新编译执行。/

18、while(nread = read(in,block,sizeof(block) > 0) while(nread = read(in,&c,sizeof(c) > 0)/ write(out,block,nread); write(out,&c,nread);/程序清单 3-3#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <fcntl.h>#include <sys/stat.h>#include <sys/types.h>char buf1 = "

19、;abcdefghij"char buf2 = "ABCDEFGHIJ"void err_exit(char *err_s)perror(err_s);exit(1);int main(void)FILE *fp;if(fp = fopen("hole.file","w") = NULL)err_exit("file open fail!");if(fwrite(buf1,sizeof(buf1),1,fp)!=1)err_exit("file write buf1 error!");

20、if(fseek(fp,40,SEEK_SET)=-1)err_exit("fseek error!");if(fwrite(buf2,strlen(buf2),1,fp)!=1)err_exit("file write buf2 error!");fclose(fp);/程序清单 3-4#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <fcntl.h>#include <sys/stat.h>#include <sys/types.h>char bu

21、f1 = "abcdefghij"char buf2 = "ABCDEFGHIJ"void err_exit(char *err_s)perror(err_s);exit(1);int main(void)int fd;if(fd = open("hole.file",O_WRONLY|O_CREAT/*|O_APPEND,0644*/) = -1)err_exit("file open fail!");if(write(fd,buf1,10)!=10)err_exit("file write buf1

22、error!");if(lseek(fd,40,SEEK_SET)=-1)err_exit("lseek error!");if(write(fd,buf2,10)!=10)err_exit("file write buf2 error!");实验四 Linux下进程操作与进程间通信1、实验目的 （1） 学习和掌握fork等系统调用的基本使用方法。（2） 利用Linux中的管道实现父子进程间的同步。2、实验内容与步骤步骤1：使用Vi将程序清单4-1的程序输入、编译并运行，学习和掌握fork的基本调用方法。步骤 2：使用Vi将程序清单4

23、-2、4-3和4-4的程序输入、利用gcc分别编译这三个程序，写出编译命令和编译结果，如果不成功，尝试利用gdb调试。gcc -o list4_2 list4_2.cgcc -o father father.cgcc -o child child.c步骤3：写出编译这三个程序的makefile,然后利用make进行编译，谈谈这么做的好处。可以节省劳动时间，让三个程序同时编译，简化了操作。步骤4：运行这三个程序，写出运行结果。 步骤5：屏幕上显示出的执行结果是哪一个进程执行的结果？father和child步骤6：父进程中的printf有向屏幕输出吗？为什么？没有，因为父进程的标准输出已经被重定向

24、。步骤7：利用父子进程间的管道通信方式，改写实验3步骤6要求的程序。要求启用两个进程，其中父进程接受用户对文件的操作命令然后通过管道发给子进程，子进程完成对文件的实际操作。3、 实验结论 通过该节实验，我更进一步理解了fock函数dup函数exercl函数的工作原理，让我了解到了进程并发的概念。4、程序清单/程序清单 4-1#include <unistd.h>#include <stdio.h>#include "err_exit.h"int global = 5;int main(void)pid_t pid;char *stri

25、ng = "these are values before fork:"int local = 10;printf("before fork * * *nn");if(pid = fork()<0)err_exit("fork error");if(pid = 0)string = "I am child."printf("nMy pid is %d,%sn""pid = %dn global = %dn local = %dn",getpid(),string,pid

26、,global,local);global+;elsestring = "I am parent."printf("nMy pid is %d,%sn""pid = %dn global = %dn local = %dn",getpid(),string,pid,global,local);local+;printf("%sn Now,global = %d,local = %dn",string,global,local);exit(EXIT_SUCCESS);/清单4-2 管道程序#include <u

27、nistd.h>#include<stdlib.h>#include <stdio.h>#define STD_INPUT 0/ 定义标准输入设备描述符# define STD_OUTPUT 1/ 定义标准输出设备描述符int fd2;void main()static char process1="father",process2="child" pipe(fd);/ 定义管道 pipeline(process1,process2);/ 调用自定义函数pipeline() exit(1);/ 程序结束pipeline(ch

28、ar* process1,char* process2)int i;if (i=fork()=-1) / 创建进程，失败退出 perror("process fork error!");exit(1);if (i) close(fd0);/ 关闭管道输入描述符 close(STD_OUTPUT);/ 关闭标准输出描述符1 dup(fd1);/ 指定标准输出描述符1为管道写指针 close(fd1);/ 关闭原始管道写指针 execl(process1, process1, 0);/ 用程序father覆盖当前程序 printf("father failed.n&q

29、uot;);/ execl()执行失败 else close(fd1);/ 关闭管道输出描述符 close(STD_INPUT);/ 关闭标准输入描述符0 dup(fd0);/ 指定标准输入描述符0为管道读指针 close(fd0);/ 关闭原始管道读指针 execl(process2,process2,0);/ 用程序child覆盖当前程序 printf("child failed.n");/ execl()执行失败 exit(2);/ 程序结束清单 4-3 father.c#include <unistd.h>#include <stdlib.h>

30、;#include <stdio.h>int main()static char string = "Parent is using pipe write."int len;len = sizeof(string); write(1, string, len);/* 将string中的内容写入管道中 */ printf("parent, parent, parent n n n"); exit(0);清单4-4 child.c#include <unistd.h>#include <stdio.h>int main()

31、 char output30 ; read (0, output, 30) ;/* 从管道中读数据并存入output中 */ printf("%s n child, child. n", output) ; return(0) ;实验五 Linux线程的使用1、实验目的 学习和掌握Linux线程的创建以及同步方法。2、实验内容和步骤步骤1：输入程序5-1，编译并运行写出执行结果。步骤 2：仔细研读代码，描述pthread_create函数中各个参数的意义，并给出线程的入口函数的调用方法，描述两线程间参数传递的方式。int pthread_create(pthrea

32、d_t *thread, const pthread_attr_t *attr,void *(*start_routine) (void *),void *arg);第一个参数为指向线程标识符的指针。第二个参数用来设置线程属性。第三个参数是线程运行函数的起始地址。最后一个参数是运行函数的参数。主线程通过pthread_create函数向从线程a_thread传递share_int 而从线程a_thread通过pthread_join向主线程传递thread_result步骤3：打开注释掉的全局变量aa及操作aa的相关代码，回答这跟进程有什么不同。线程共用相同的数据区而各个进程有着自己独立的数据

33、区。步骤4：输入程序5-2，编译并运行，写出运行结果。步骤5：仔细研读代码，描述利用信号量实现线程间同步调用方法。sem_post 以原子操作的方式将信号量加1从而唤醒线程。sem_wait以原子操作将信号量减1当信号量小于0时就会对进程进行等待，从而实现同步调用。步骤6：学习并使用线程间的同步方法，重新改写实验3步骤6要求的程序。要求启用两个线程，其中主线程接受用户对文件的操作命令然后发给子线程，子线程完成对文件的实际操作（注意线程间的同步）。3、 实验结论通过改节实验，让我对线程并发有了初步认识，同时学会用信号量进行线程之间的同步。4、程序清单/程序清单 5-1#inclu

34、de <stdio.h>#include <unistd.h>#include <stdlib.h>#include <pthread.h>void *thread_function(void *arg);int main()int res;pthread_t a_thread;void *thread_result;int share_int = 10;res = pthread_create(&a_thread,NULL,thread_function,(void *)&share_int);sleep(5);share_in

35、t = -10;if(res != 0)perror("Thread creation failed");exit(EXIT_FAILURE);printf("Waiting for thread to finish.n");res = pthread_join(a_thread,&thread_result);if(res != 0)perror("Thread join failed");exit(EXIT_FAILURE);printf("Thread joined,it returned %sn",

36、(char *)thread_result);printf("share_int is now %dn",share_int);exit(EXIT_SUCCESS);void *thread_function(void *arg)printf("thread_function is running.Argument was %dn",*(int *)arg);*(int *)arg = *(int *)arg * 10;pthread_exit("Thank you for the CPU time");/程序清单 5-2#inclu

37、de <stdio.h>#include <unistd.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <string.h>#include <pthread.h>#include <semaphore.h>void *thread_function(void *arg);sem_t bin_sem;#define WORK_SIZE 1024char work_areaWORK_SIZE;int main()int res;pthread_t a_threa

38、d;void *thread_result;res = sem_init(&bin_sem,0,0);if (res != 0)perror("Semaphore initialition failed");exit(EXIT_FAILURE);res = pthread_create(&a_thread,NULL,thread_function,NULL);if(res != 0)perror("Thread creation failed");exit(EXIT_FAILURE);printf("Input some tex

39、t,Enter 'end' to finishn");while(strncmp("end",work_area,3) != 0)fgets(work_area,WORK_SIZE,stdin);sem_post(&bin_sem);printf("nWaiting for thread to finish.n");res = pthread_join(a_thread,&thread_result);if(res != 0)perror("Thread join failed");exit(

40、EXIT_FAILURE);printf("Thread joinedn");sem_destroy(&bin_sem);exit(EXIT_SUCCESS);void *thread_function(void *arg) sem_wait(&bin_sem);while(strncmp("end",work_area,3) != 0)printf("You input %d charactersn",strlen(work_area)-1);sem_wait(&bin_sem);pthread_exit(N

41、ULL);实验六 Linux进程间的IPC1、实验目的 学习和掌握Linux进程间的IPC及同步方法。2、实验内容和步骤步骤1：输入程序6-1，6-2编译并运行写出执行结果。步骤 2：仔细研读代码，写出程序中实现P、V操作的相关函数和代码，描述程序的同步工作过程。P操作：if (!semaphore_p() exit(EXIT_FAILURE); printf("%c", op_char); fflush(stdout); pause_time = rand() % 3; sleep(pause_time); printf("%c", op_c

42、har); fflush(stdout);V操作： if (!semaphore_v() exit(EXIT_FAILURE); pause_time = rand() % 2; sleep(pause_time);P操作后操作当前的临界区占用资源,v操作退出当前的临界区，释放资源。步骤3：输入程序6-3和6-4，编译执行并写出结果。步骤4：程序6-3和6-4中哪段代码实现了共享，描述实现内存共享的主要函数的参数意义和这些函数的使用方法。程序6_3:if(shm = shmat(shmid,NULL,0) = (char *)-1) perror("shmat error"

43、);exit(0);s = shm;for(c = 'a' c <= 'z' c+)*s+ = c;*s = NULL;printf("init over!n");while(*shm != '*')sleep(1);程序6_4:if(shm = shmat(shmid,NULL,0) = (char *)-1)perror("shmat error!");exit(0);for(s = shm; *s != NULL; s+)putchar(*s);putchar('n');*shm

44、 = '*'步骤5：学习并使用IPC中信号量和共享内存的使用方法，重新改写实验3步骤6要求的程序。要求启动多个进程，每一个进程都可以单独对文件进行操作，进程间通过信号量进行同步，对文件的操作映射到共享内存中。3、 实验结论通过对改节实验，让我了解了进程IPC信号量访问临界区，以及进程之间访问共享内存的实现方法和同步机制，掌握了上述一系列函数的使用方法。4、程序清单/程序清单 6-1#if defined(_GNU_LIBRARY_) && !defined(_SEM_SEMUN_UNDEFINED) /* union semun is defined by in

45、cluding <sys/sem.h> */#else /* according to X/OPEN we have to define it ourselves */ union semun int val; /* value for SETVAL */ struct semid_ds *buf; /* buffer for IPC_STAT, IPC_SET */ unsigned short int *array; /* array for GETALL, SETALL */ struct seminfo *_buf; /* buffer for IPC_INFO */ ;#

46、endif/程序清单 6-2#include <unistd.h>#include <stdlib.h>#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/sem.h>#include "semun.h"static int set_semvalue(void);static void del_semvalue(void);static int semaphore_p(void);static int sem

47、aphore_v(void);static int sem_id;int main(int argc, char *argv) int i; int pause_time; char op_char = 'O' srand(unsigned int)getpid(); sem_id = semget(key_t)1234, 1, 0666 | IPC_CREAT); printf("semid = %dn",sem_id); if (argc > 1) if (!set_semvalue() fprintf(stderr, "Failed t

48、o initialize semaphoren"); exit(EXIT_FAILURE); op_char = 'X' sleep(5); /* Then we have a loop which enters and leaves the critical section ten times. There, we first make a call to semaphore_p which sets the semaphore to wait, as this program is about to enter the critical section. */ f

49、or(i = 0; i < 10; i+) if (!semaphore_p() exit(EXIT_FAILURE); printf("%c", op_char); fflush(stdout); pause_time = rand() % 3; sleep(pause_time); printf("%c", op_char); fflush(stdout);/* After the critical section, we call semaphore_v, setting the semaphore available, before goi

50、ng through the for loop again after a random wait. After the loop, the call to del_semvalue is made to clean up the code. */ if (!semaphore_v() exit(EXIT_FAILURE); pause_time = rand() % 2; sleep(pause_time); printf("n%d - finishedn", getpid(); if (argc > 1) sleep(10); del_semvalue(); ex

51、it(EXIT_SUCCESS);/* The function set_semvalue initializes the semaphore using the SETVAL command in a semctl call. We need to do this before we can use the semaphore. */static int set_semvalue(void) union semun sem_union; sem_union.val = 1; if (semctl(sem_id, 0, SETVAL, sem_union) = -1) return(0); r

52、eturn(1);/* The del_semvalue function has almost the same form, except the call to semctl uses the command IPC_RMID to remove the semaphore's ID. */static void del_semvalue(void) union semun sem_union; if (semctl(sem_id, 0, IPC_RMID, sem_union) = -1) fprintf(stderr, "Failed to delete semaph

53、oren");/* semaphore_p changes the semaphore by -1 (waiting). */static int semaphore_p(void) struct sembuf sem_b; sem_b.sem_num = 0; sem_b.sem_op = -1; /* P() */ sem_b.sem_flg = SEM_UNDO; if (semop(sem_id, &sem_b, 1) = -1) fprintf(stderr, "semaphore_p failedn"); return(0); return(1

54、);/* semaphore_v is similar except for setting the sem_op part of the sembuf structure to 1, so that the semaphore becomes available. */static int semaphore_v(void) struct sembuf sem_b; sem_b.sem_num = 0; sem_b.sem_op = 1; /* V() */ sem_b.sem_flg = SEM_UNDO; if (semop(sem_id, &sem_b, 1) = -1) fprintf(stderr, "semaphore_v failedn"); return(0); ret